Вплив діяльності людини на літосферу
1. Будова Землі і літосфера
літосфера людина денудация антропогенний
Основна по масі, тверда частина планети Земля складається з ядра, мантії і земної кори. У свою чергу, ядро розділяється на внутрішній і зовнішній. Внутрішнє ядро має радіус 1250 км. Мантія розташовується на глибинах менш 2900 км. Вона ділиться на три шари: нижню, середню і верхню. У верхній мантії, на глибинах порядку 60-250 км, переважають базальти, що знаходяться в стані розплаву або близькому до цього. У цьому шарі в'язкість речовини і його міцність на два-три порядки величини менше, ніж в'язкість і міцність вишележащего жорсткого шару. Шар зниженої в'язкості називається астеносферой. Вищерозміщений жорсткий шар, що обмежує зверху тверду частину Землі, - це земна кора. Середня товщина земної кори близько 30 км. У земній корі зверху вниз відокремлюються три шари: осадовий, гранітний і базальтовий. Будова земної кори досить різноманітно, але виділяють два основних типи кори: континентальний і океанічний. Земна кора і прилегла до неї частина верхньої мантії утворюють літосферу. Безпосередньо під літосферою розташовується астеносфера. У літосфері знаходяться осередки більшості землетрусів, причому переважно в верхніх 30 км.
Самі верхні горизонти літосфери перебувають в спільному і взаємозалежному взаємодії з іншими геосферами. В результаті такої взаємодії на поверхні літосфери утворюється кора вивітрювання, - спільний продукт дії води, повітря і живих істот. На корі вивітрювання розвиваються грунту.
Верхні горизонти літосфери зазвичай не контактують безпосередньо з атмосферою і гідросферою. На суші літосфера покрита чохлом грунтів (педосфера), рослинності (біосфера) або ж, особливо в холодних умовах, - льоду і снігу (криосфера). Лише в пустелях літосфера безпосередньо стикається з атмосферою, та й то крізь кору вивітрювання. У той же час, крізь ґрунт і кору вивітрювання відбувається активний газообмін між атмосферою і літосферою. У ще більшою мірою відбувається взаємодія між літосферою і природними водами таким чином, що підземні води - це частина, як гідросфери, так і літосфери.
Самі верхні горизонти літосфери активно залучені у взаємодію з іншими сферами. Ця взаємодія досягає максимуму інтенсивності в земної поверхні і зменшується як донизу, так і догори. Воно ще більше посилюється в міру зростання ролі людини. Нижня межа екосфери розмита.
Активна діяльність людини (кар'єри, шахти, підземні сховища, об'єкти цивільного і гідротехнічного будівництва, звалища тощо.) Охоплює в літосфері переважно верхні кілька десятків метрів, плавно зменшуючись з глибиною, хоча окремі особливо глибокі кар'єри, шахти і свердловини виділяються із загальної картини.
Один з найглибших у світі відкритих кар'єрів - розробки мідної руди Бінгем Кеньон в штаті Юта в США. Глибина кар'єру -774 м, площа - 7,2 км2, а маса вилученого з кар'єру грунту - 3,4 млрд. Т. У Росії глибина кар'єру на Коркінскіе розрізі на Уралі становить 520 м. Значні за глибиною і площею багато інших кар'єри і розрізи як в нашій країні, так і в світі, що утворюють гірничо-промислові території (КМА, КАТЕК і ін.). Окремі шахти проникають до глибини 4 км. Свердловини також сягають глибин в кілька тисяч метрів, а найглибша в світі, на Кольському півострові, запроектована на 15 км в глибину і перевищила позначку 12 км.
Численні і великі кар'єри, в яких видобуваються вугілля, залізна руда, руди інших металів, будівельні матеріали та інші корисні копалини широко поширені на всіх населених континентах. Всього в світі за рік з поверхневого шару літосфери витягується і переробляється понад 1000 млрд. Т мінеральної сировини. Видобувається близько 400 видів корисних копалин, які забезпечують близько 90% сировини для важкої промисловості.
Близько 98% видобутих в літосфері матеріалів йде у відвали, і лише трохи більше 2% утилізується людиною, та й то на відносно короткий час користування даним продуктом. Іншими словами, проводиться колосальна антропогенне робота по переміщенню матеріалу у верхній частині літосфери. Це у великій мірі зачіпає як екосфери в цілому, так і окремі її частини.
2. Великий кругообіг речовини і роль в ньому людини
Взаємодія літосфери з атмосферою, гідросферою і біосферою відбувається в рамках глобального кругообігу (циклу) речовини. Продукти кори вивітрювання, що руйнується в результаті дії комплексу природних факторів, переміщаються під дією сили тяжіння, переважно за участю води, а також вітру, льодовиків та інших агентів. На поверхні Землі, в кожній її точці взаємодіють процеси накопичення або витрачання речовини. Ці процеси називаються екзогенними.
З іншого боку, процеси в надрах Землі (ендогенні процеси) призводять в остаточному підсумку до вертикальних і горизонтальних тектонічних рухів і до проявів вулканічної діяльності, що супроводжується виносом на денну поверхню і в верхні горизонти літосфери великої кількості твердого матеріалу.
Результуюча в кожній точці, тобто алгебраїчна сума величин опускання або підняття позначки поверхні Землі, є наслідок взаємодії екзогенних і ендогенних процесів, що формують рельєф Землі.
В областях переважного накопичення твердого матеріалу осадові і вулканогенні відкладення поступово занурюються. У міру занурення, протягом геологічно тривалого часу вони піддаються впливу досить значних успіхів і зростаючого з глибиною тиску і температури, а також глибинних розчинів, і таким чином метаморфизов. Частина магми, що утворюється в результаті цих процесів, проривається ближче до земної поверхні і перетворюється в кристалічні породи. Вулканогенні породи відкладаються у вигляді, як глибинних интрузий, так і лав, що вилилися на денну поверхню. В областях гороутворення вертикальні тектонічні рухи підіймаються кристалічні і метаморфізовані породи на великі висоти, тим самим, забезпечуючи потенційну можливість їх денудации, руйнування і знесення. У самому верхньому поверсі земної кори кристалічні породи руйнуються, знову формуючи кори вивітрювання і, тим самим, замикаючи цикл. Цей круговорот відрізняється досить малими, з туги зору геології, швидкостями процесів з характерним часом в мільйони і десятки мільйонів років.
Великий цикл речовини (іноді званий великим геологічним кругообігом) - один з найважливіших процесів Землі як системи, що залучають до неї глибинні сфери нашої планети. Однак лише частина геологічного циклу, переважно екзогенні процеси, відноситься до області інтересів геоекології. Вони розвиваються переважно у денний поверхні і обмежені десятками або першими сотнями метрів в глибину, тобто тими верствами, куди сягає діяльність людини і її наслідки.
Мабуть, людина поки в малому ступені впливає на ендогенні процеси, хоча і є окремі ознаки або припущення про такий вплив. Найбільш відомі факти посилення сейсмічної активності після будівництва великих водосховищ. У той же час багато екзогенні процеси, переважно процеси денудації і знесення, знаходяться під сильним впливом діяльності людини.
3. Антропогенні впливи на несприятливі екзогенні процеси
Оскільки основні резерви земель під ріллю розташовуються в межах екваторіального, субекваторіального та тропічного поясів, саме там можна очікувати подальшого збільшення ерозії, якщо ці землі дійсно будуть коли-небудь розорані. Про проблеми, пов'язані з подальшим освоєнням земель під сільське господарство в тропіках ми вже говорили вище.
Найбільше збільшення ерозії грунтів, внаслідок оранки земель, наголошується в районах достатнього зволоження помірного пояса, де вона виросла більш ніж в 30 разів у порівнянні з природним процесом ерозії. У цих районах майже не залишилося резервів орних земель, і тому це проблема теперішнього часу, причому дуже гостра. Перехід найменш продуктивною ріллі в поклади землі, характерний для деяких розвинених країн, призводить до зниження ерозії грунтів і стоку наносів. Водосховища світу, які заповнюються наносами річок, втрачають щорічно близько 1% свого об'єму, або приблизно 50 куб. км на рік. З іншого боку, стік наносів річок в океан знижується завдяки поглинанню наносів водосховищами.
Завдяки діям з охорони грунтів, переведення частини ріллі в поклади і будівництва водосховищ, стік наносів р. Міссісіпі в гирлі скоротився за останні 50 років удвічі, з відповідним скороченням дельти. З тих же причин стік наносів р. Колорадо з 1935 р зменшився з 150 млн. Т на рік до 100 млн. Т. З іншого боку, стік наносів р. Хуанхе в Жовте море продовжує збільшуватися, незважаючи на нові водосховища.
Мабуть, загальна світова картина антропогенного зміни стоку наносів річок в Світовий океан неоднозначна. Схоже, що в деяких регіонах світу зростання стоку наносів внаслідок збільшення антропогенної ерозії грунтів компенсується акумуляцією наносів у водосховищах, тоді як в інших регіонах стік наносів продовжує збільшуватися. Треба також мати на увазі, що збільшення ерозії грунтів і транспорту матеріалу всередині басейнів річок може не повністю відбиватися в зростанні стоку наносів річок через значне переотложения і накопичення пухкого матеріалу в межах басейну. В цілому, ймовірно, можна говорити про деяке збільшення стоку наносів річок в Світовий океан, і про необхідність подальших досліджень.
Подальше збільшення частка спалювання органічних речовин в балансі наземної частини літосфери, зростання стоку розчинених речовин і збільшення стоку наносів усередині континентів зумовлюють посилення взаємозв'язку між літосферою (її верхніми поверхами) і іншими геосферами.
Глобальні антропогенний вплив в літосфері проявляються також, поряд з процесами ерозії, в посиленні інтенсивності і повторюваності несприятливих екзогенних процесів, таких як осідання і провали на поверхні землі, зсуви, опливіни і сіли.
2. Осідання і провали грунту. Зрозуміло, не всі просідання викликані діями людини. Досить згадати карстові і суфозійними воронки природного походження. Однак дії людини, такі як відкачка води, нафти або інших рідин з гірських порід, підземні виробки, ущільнення осадових порід, протаіваніе мерзлих грунтів і багато інших, роблять ці явища частіше зустрічаються і більш інтенсивними. Відомі випадки провалів великих споруд, наприклад житлових будинків, що супроводжувалися людськими жертвами.
Багаторічні відкачування води для потреб місцевих жителів безпосередньо під населеними пунктами призводять до поступового, але часто значного просідання поверхні землі в містах. Відкачування зазвичай не компенсуються припливом води з поверхні в результаті її використання і протечками з водоразводящіх систем. В результаті в крупних містах, що стоять на осадових породах, таких як Мехіко, Бангкок, Токіо і багатьох інших, просадки поширюються на великі площі і досягають 8-10 м, а в окремих випадках і більше. Москва також схильна до значної небезпеки великих просадок грунтів в результаті несприятливих інженерно-геологічних умов, ускладнюється антропогенною діяльністю.
Міста часто розташовані на пріустьевих рівнинах, ледь піднімаються над рівнем моря, і просідання грунту на кілька метрів викликає необхідність захисту міських кварталів від затоплення.
Осідання поверхні землі починається з локальних вогнищ, але поступово охоплює площі до 10-15 тис. Кв. км при зниженні поверхні зі швидкістю до 20 см / рік, досягаючи глибини 7-9 м. Осідання грунту дуже різноманітні як по причин, так і за характером їх прояви. Всесвітній збиток може бути оцінений мільярдами доларів щорічно. Серед результатів - зруйновані греблі, зіпсовані залізничні й автомобільні дороги, що стали ненадійними мости, потріскані будинки, деформовані зрошувальні канали і т.п.
4. Сіли вимагають для свого виникнення в селевий басейні комбінацій трьох основних умов: достатньої кількості пухкого матеріалу і води при значному ухилі. Частота і розміри селів в деякій мірі залежать від діяльності людини. Основний канал антропогенного впливу - накопичення пухкого матеріалу, доступного дії води. Факторами посилення селеобразованія може бути вирубка лісів, підрізування схилів дорогою, трубопроводом або іншими інженерними спорудами. Однак найважливіший фактор - посилення взаємодії людини і природи. Наприклад, у багатьох гірських районах Середньої Азії (Тянь-Шань) частота селів, що приносять шкоду, збільшилася. Це пов'язано не з природними факторами, а з ростом чисельності населення в умовах обмежених територій, придатних для життя, що змушує людей селитися на кордонах потенційно селеопасних зон. Таким чином, діє стара істина: "Небезпека збільшується, коли в гори приходить людина".
Таким чином, ми розглянули основні геоекологічні проблеми літосфери.
Розміщено на Allbest.ru